今日Science：肠-脑轴如何调控食欲？新机制揭晓 | 热心肠日报

今天是第2144期日报。

Science：肠菌分子进入大脑，调控食欲和体温

Science[IF:47.728]

① 小鼠多个脑区（包括调节食欲和体温的下丘脑）都表达模式识别受体Nod2，其配体细菌胞壁肽能通过肠道入血并进入大脑；② 下丘脑GABA能神经元表达的Nod2，参与调控年长雌鼠的代谢，其敲除导致进食增多、体重增长、体温控制改变；③ 胞壁肽进入大脑后，通过激活Nod2直接抑制下丘脑弓状核GABA能神经元活动（与进食后的情况相似），从而减少食欲；④ 服用抗生素会破坏由Nod2介导的小鼠进食控制，提示肠道菌群是调控进食的Nod2配体来源。

Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature
04-14, doi: 10.1126/science.abj3986

【主编评语】肠道菌群能影响大脑功能和机体代谢，其背后的机制和关键的菌群分子还有很多未知。Science最新发表的一项研究，在菌群如何调控脑神经进而调控代谢的问题上取得了新的突破。该研究发现，源自肠道菌群的胞壁肽（细菌细胞壁碎片）能跨越肠屏障通过血液循环进入大脑。胞壁肽作用于下丘脑特定神经元中的模式识别受体Nod2，直接影响这些神经元的活动，从而调控小鼠的食欲、体温和体重，这种作用有年龄和性别差异。大脑或许通过这种肠-脑交流机制，来感知餐后的肠道菌群变化（血液中的胞壁肽增多），进而调控进食和代谢。这些发现或能为治疗肥胖等代谢疾病提供新思路。有兴趣的读者可以搭配阅读同期发表的解读文章（见延伸阅读），可有更多收获。（@mildbreeze）

Science子刊：婴儿双歧杆菌或能用于改善婴儿严重营养不良

Science Translational Medicine[IF:17.956]

① 孟加拉严重急性营养不良（SAM）的婴儿中，婴儿双歧杆菌（Bi）的绝对丰度持续较低；② 一项单盲安慰剂对照试验表明，用Bi商业菌株EVC001干预可有限地提高SAM婴儿中的Bi丰度、促进增重，并减少肠道炎症；③ 对孟加拉婴儿的Bi菌株进行分离培养，并定植于用孟加拉婴儿饮食喂养的小鼠中，鉴定出1个Bi菌株（Bg_2D9）有更好地利用乳源和植物源聚糖/多糖的潜力；④ 在定植SAM婴儿菌群的仔鼠中，Bg_2D9比EVC001有更强的定植力，并能促进增重。

Bifidobacterium infantis treatment promotes weight gain in Bangladeshi infants with severe acute malnutrition
04-13, doi: 10.1126/scitranslmed.abk1107

【主编评语】Science Translational Medicine以封面文章的形式发表了来自Jeffrey Gordon团队与合作者的最新研究，探索了婴儿双歧杆菌用于改善孟加拉国婴儿严重急性营养不良（SAM）的可行性。该研究认为，相较于使用商业化的益生菌菌株，筛选鉴定出适应当地患儿饮食和菌群的菌株，或能更好地修复患儿的肠道菌群。（@mildbreeze）

Nature子刊：用工程菌预防抗生素引起的肠道菌群失调

Nature Biomedical Engineering[IF:25.671]

① 构建乳酸乳球菌工程菌，使其分泌并在胞外组装异二聚体β-内酰胺酶，从而降解会破坏肠道菌群的广谱抗生素β-内酰胺；② 该β-内酰胺酶表达系统不会使其表达菌产生β-内酰胺抗性，并通过遗传上不相关的双基因生物合成策略避免其他细菌通过水平基因转移获得耐药性；③ 在非口服氨苄青霉素治疗的小鼠模型中，口服该工程菌不影响血液氨苄青霉素浓度，并最大限度地减少肠道菌群失调，阻止肠道菌群抗生素耐药基因富集，并预防艰难梭菌肠道定植。

An engineered live biotherapeutic for the prevention of antibiotic-induced dysbiosis
04-11, doi: 10.1038/s41551-022-00871-9

【主编评语】抗生素引起的肠道菌群的改变与多种代谢和炎症性疾病有关，增加了继发感染的风险，并促成了抗生素耐药性的出现。Nature Biomedical Engineering近期发表了合成生物学家James Collins团队的新研究，构建了能用于降解肠道内抗生素的工程菌，或能减少抗生素治疗对肠道菌群的伤害和相关疾病（如艰难梭菌感染）的发生。（@mildbreeze）

Cell子刊：治疗艰难梭菌感染的活菌制剂VE303具有安全性

Cell Host and Microbe[IF:21.023]

① VE303是一款包含8种共生菌的活菌制剂，体外和小鼠体内都显著抑制艰难梭菌的生长，且其中5个菌种在复发性艰难梭菌感染患者接受粪菌移植后丰度显著增加；② VE303在健康受试者中具有安全性和耐受性；③ 短期万古霉素疗程后，VE303给药数天即可在人体肠道产生稳定、持久的定植；④ VE303定植改善肠道菌群结构，这种菌群结构已知可抵抗病原菌定植；⑤ 万古霉素可扰乱肠道代谢物，而VE303定植与次级胆汁酸和短链脂肪酸浓度增加有关。

Colonization of the live biotherapeutic product VE303 and modulation of the microbiota and metabolites in healthy volunteers
04-13, doi: 10.1016/j.chom.2022.03.016

【主编评语】Cell Host and Microbe近期发表的文章，报道了用于治疗艰难梭菌感染的活菌制剂VE303的I期临床结果。在健康受试者中，VE303具有安全性，且耐受性良好。万古霉素清除肠道菌群后，14天内每天给药VE303可促进VE303菌株的快速持久定植。（@章台柳）

Nature子刊：微生物群落提高对药物的耐受性

Nature Microbiology[IF:17.745]

① 分析12000多个自由生活和宿主相关的群落，氨基酸营养缺陷型普遍存在，且不易受药物影响；② 与原养型代谢合作的营养缺陷型更具药物弹性，尤其是对唑类抗真菌药物和他汀类药物的抵抗力；③ 营养缺陷型导致外代谢组代谢物浓度增加，增加细胞耐受药物的能力；④ 原养型在四种代谢物生长速度略有提高，氨基酸生物合成途径相关的酶类差异性表达；⑤ 原养型细胞使营养缺陷型细胞代谢物输出活性增加，促进其对唑类药物耐受性。

Microbial communities form rich extracellular metabolomes that foster metabolic interactions and promote drug tolerance
03-21, doi: 10.1038/s41564-022-01072-5

【主编评语】微生物群落由具有不同代谢能力的细胞组成，通常包括缺乏必要代谢途径的营养缺陷型。Nature Microbiology近期发表的文章，发现营养缺陷型可从细胞外摄取特定代谢物，改变代谢通量，输出并丰富群落中的代谢物。外排活动的增加可减少细胞内药物浓度，促进细菌的耐药性。文章或为细菌相互作用可提高耐药性提供机制。（@章台柳）

中南大学Science子刊：特定肠菌及其胞外囊泡的骨保护作用

Science Advances[IF:14.136]

① 将糖皮质激素（GC）诱导的股骨头坏死（ONFH）小鼠与健康小鼠同笼饲养可缓解ONFH症状，并恢复GC造成的肠道细菌L. animalis及其胞外囊泡（EV）的减少；② 移植健康小鼠的肠道菌群可缓解ONFH小鼠症状；③ 口服L. animalis对ONFH小鼠和健康小鼠均具有骨保护作用；④ L. animalis的EV能够进入股骨头，增加血管和骨生成、减少细胞凋亡从而缓解ONFH症状；⑤ EV中富集蛋白主要参与NOD-like受体信号通路、磷酸转移酶系统、β内酰胺抗药性、ABC转运等。

Glucocorticoid-induced loss of beneficial gut bacterial extracellular vesicles is associated with the pathogenesis of osteonecrosis
04-13, doi: 10.1126/sciadv.abg8335

【主编评语】糖皮质激素（GC）引起的股骨头坏死（ONFH），是目前在临床上出现股骨头坏死最常见的原因之一。骨骼细胞（骨细胞、成骨细胞、破骨细胞等）和骨髓的逐渐进行性死亡是本病的主要病理特征，最终导致股骨头结构改变，甚至塌陷和髋关节破坏。GC的影响是全身性的，GC诱导的其他过程的改变也可能参与了ONFH的发展。来自中南大学湘雅医院谢辉教授团队发表在Science Advances上的一项研究发现，肠道特定细菌及其胞外囊泡具有骨保护作用，或可用于ONFH的缓解或治疗。（@EADGBE）

河海大学：PM2.5影响肠道微环境，从而导致小鼠体重降低

Journal of Hazardous Materials[IF:10.588]

① 小鼠暴露在PM2.5浓度为198.52μg/m3的环境40天后，肝脏及回肠组织损伤、肠道粘液分泌减少等导致小鼠体重下降；② PM2.5暴露小鼠肠道菌群中的拟杆菌门/厚壁菌门比值下降，乳杆菌属和梭菌属增加，拟杆菌属及Parabacteroides减少；③ PM2.5改变回肠内的多种代谢产物，包括花生四烯酸、前列腺素H2、脱氧腺苷等；④ PM2.5抑制亚油酸代谢、花生四烯酸代谢及PPAR信号通路，激活ABC转运蛋白，从而促进肝脏损伤、回肠炎症及体重降低。

PM induced weight loss of mice through altering the intestinal microenvironment: Mucus barrier, gut microbiota, and metabolic profiling
03-08, doi: 10.1016/j.jhazmat.2022.128653

【主编评语】河海大学的王正陆团队在Journal of Hazardous Materials上发表的一项最新研究结果，发现PM2.5暴露可通过影响小鼠肠道的菌群组成、代谢途径、信号通路及黏液屏障，以诱导肝脏及回肠组织损伤，从而导致体重降低。（@aluba）

Cell子刊：人类肠道细菌含有降解海藻的基因

Cell Host and Microbe[IF:21.023]

① 肠道细菌消化海藻多糖的能力比以前所认识的更为普遍；② 富集培养的拟杆菌含有之前发现的海藻降解基因，已经被转移到至少五个不同的菌种中，且发现卟啉利用的第二种横向基因转移事件；③ 海洋细菌来源的基因及其移动DNA元件参与到肠道菌群降解海藻多糖中，例如几种人类肠道驻留的厚壁菌具有降解卟啉和琼脂糖的能力；④ 至少有四个单独的事件将卟啉和/或琼脂糖基因转移到肠道细菌；⑤ 海藻降解基因在人类肠道微生物群中的分布具有地理特征。

Diverse events have transferred genes for edible seaweed digestion from marine to human gut bacteria
03-02, doi: 10.1016/j.chom.2022.02.001

【主编评语】人类体内有许多种结肠细菌，它们消化常见陆生植物中的纤维多糖。部分地区的居民食用了含有独特多糖的可食用大型海藻，目前尚不清楚肠道细菌如何适应来消化这些营养物质。Cell Host and Microbe近期发表的文章，发现多个独立的事件将编码海藻降解酶的基因转移到人类肠道细菌中。研究进一步强调了人类肠道微生态系统的代谢可塑性，以及在饮食选择压力下基因交换的普遍性。（@章台柳）

国内团队开发了一站式多组学数据分析平台Majorbio Cloud

iMeta[IF:N/A]

① Majorbio Cloud具有便捷的分析流程，共包含18款云流程，涉及微生态、基因组、转录组、蛋白组与代谢组等多个组学；② 提供交互式分析报告，其将生物信息工作流产生的分析结果制作成基于web的交互式分析报告；③ 具有丰富的生信分析工具集，整合了303款生物信息分析工具，这些工具涵盖了组学数据分析中经典的分析软件和分析方法；④ 具有可视化图表插件库，可灵活对接平台web端，即时调用和互动；⑤ 为用户搭建一个组学在线小课堂。

Majorbio Cloud: A one-stop, comprehensive bioinformatic platform for multiomics analyses
03-16, doi: 10.1002/imt2.12

【主编评语】基于目前大部分平台只针对单一组学数据进行生信分析，且一些平台是为专业人士解决领域内单一问题而设计，而并非面向大众提供更全面的分析服务，以及传统的单一组学分析往往具有局限性，因此作者开发了一站式高通量组学研究平台-Majorbio Cloud，其包括云流程、云工具、云课堂3大功能模块，网址为https://cloud.majorbio.com/。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，圆圈儿，章台柳，Jack Chen，朱磊，晨，白蓝木，刘永鑫-中科院-宏基因组

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